รู้รอบเรื่อง เคมี

ลำดับตอนที่ #21 : ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ

สมบัติของของแข็ง



อนุภาคของของแข็งมีพลังงานจลน์น้อยมาก แต่ก็ยังสั่นได้ เนื่องจากอนุภาคของของแข็งอยู่ชิดกันมากกว่าของเหลว และแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของของแข็งมีมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของของเหลว ของแข็งจึงมีรูปร่างแน่นอน ไม่เปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ ของแข็งบางชนิดระเหิดได้ เช่น แนพทาลีน โดยเกิดที่ผิวหน้าของของแข็ง

สมบัติของของเหลว



ถ้าลดอุณหภูมิและเพิ่มความดันให้กับก๊าซ ก๊าซจะกลายเป็นของเหลว เนื่องจากมีช่องว่างอยู่ทั่วไป และ มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลว และ แรงดึงดูด ของโลกที่กระทำต่อของเหลว ของเหลวจึงไหลได้และรูปร่างไม่แน่นอน เปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ
การระเหยจะเกิดขึ้นที่ผิวของเหลว ระหว่างที่ของเหลวระเหย พลังงานจลน์เฉลี่ยของของเหลวที่เหลือจดลดลง ของเหลวจึงดูดพลังงานจากสิ่งแวดล้อมเข้ามาแทนพลังงานส่วนที่เสียไป
และหลักการระเหยนี้ใช้อธิบาย
เมื่อเหงื่อระเหยไปจากร่างกายเราจึงรู้สึกเย็นและ การทำความเย็นในตู้เย็นหรือเครื่องทำความเย็น

ก๊าซ



ประกอบด้วยอนุภาคที่เคลื่อนไหวตลอดเวลาอย่างรวดเร็วและไม่เป็นระเบียบ แต่ละอนุภาคอยู่ห่างกันมากจนอาจถือว่าไม่มีอันตรกิริยาต่อกัน



อุณหภูมิมีผลต่อสถานะของสาร ดังนี้

กฎของบอยล์

เมื่ออุณหภูมิและมวลของก๊าซคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผกผันกับความดัน

กฎของชาร์ล


เมื่อความดันและมวลของก๊าซคงที่ ปริมาตรของก๊าซ จะ แปรผันตรง กับ อุณหภูมิเคลวิน

  กฎรวมก๊าซ

โดยการรวมกฎของบอลย์และชาร์ลเข้าด้วยกัน เมื่อมวลของก๊าซคงที่

เมื่อโจทย์มีมวลของก๊าซ

เมื่อโจทย์มีความหนาแน่นของก๊าซ








ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ใช้อธิบายสมบัติของก๊าซ เสนอว่า

1. ก๊าซประกอบด้วยโมเลกุลที่มีขนาดเล็กมากอยู่ห่างกัน และไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกัน
2. แต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอยู่ตลอดเวลาด้วยอัตราเร็วคงที่ (แต่ไม่จำเป็นต้อง เท่ากัน) จนกระทั่งชนกันเองหรือชนผนังภาชนะที่บรรจุ จึงจะเปลี่ยนทิศทางและอาจเปลี่ยนอัตราเร็วด้วย เมื่ออุณหภูมิคงที่อัตราเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลของก๊าซชนิดหนึ่ง ๆ จะ คงที่
3. โมเลกุลของก๊าซมีพลังงานจลน์ค่าหนึ่ง เท่ากับ 1/2 mV² เมื่อ m คือ มวลของโมเลกุล และ V คือ อัตราเร็วในการเคลื่อนที่ของโมเลกุล
4. เมื่อโมเลกุลชนกันหรือชนผนังภาชนะ อาจจะมีการถ่ายพลังงาน แต่ไม่มีการสูญเสีย พลังานรวม
5. ที่อุณหภูมิเดียวกัน ก๊าซทุกชนิดจะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน พลังงานจลน์เฉลี่ยของก๊าซ จะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน ก๊าซที่มีสมบัติครบถ้วนตามทฤษฎีจลน์เรียกว่า ก๊าซสมบูรณ์ ซึ่งไม่มีจริง ก๊าซจริงอาจมี สมบัติใกล้เคียงกับก๊าซสมบูรณ์ได้ ถ้าอยู่ในระบบที่อุณหภูมิสูงและความดันต่ำ ก๊าซ ส่วนใหญ่โดยเฉพาะก๊าซเฉื่อยที่อุณหภูมิห้อง ความดัน 1 บรรยากาศ มีสมบัติใกล้เคียง กับก๊าซสมบูรณ์ 
   
   
   
   
   
   
   
   ความดันไอกับจุดเดือดของของเหลว
   

   ภาวะสมดุล คือ ภาวะที่ความดันของไอเหนือของเหลวมีค่าคงที่ หรือภาวะที่จำนวนโมเลกุล ของไอเหนือของเหลวมีค่าคงที่

   ความดันไอ คือ ความดันไอเหนือของเหลว ณ ภาวะสมดุล

   ความดันไอของของเหลวแต่ละชนิด มีค่าเฉพาะตัวค่าหนึ่งที่อุณหภูมิหนึ่ง และถ้าอุณหภูมิเพิ่ม ความดันไอจะเพิ่มด้วย

   จุดเดือด คือ อุณหภูมิขณะที่ของเหลวเดือด โดยความดันไอของของเหลวที่จุดเดือดจะเท่ากับ ความดันบรรยากาศขณะนั้น

   ของเหลว	การระเหย	ความดันไอ	แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล	ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ
   จุดเดือดต่ำ	เร็ว	สูง	น้อย	น้อย
   จุดเดือดสูง	ช้า	ต่ำ	มาก	มาก

 การจัดเรียงอนุภาคในของแข็ง

การจัดเรียงอนุภาคในของแข็ง กำมะถันมอนอคลินิก ผลึกเป็นรูปเข็ม คงตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า 96 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมิปกติกำมะถันมอนอคลินิกจะเปลี่ยนรูปมาเป็นกำมะถันรอมบิก ผลึกเป็นรูปเหลี่ยมซึ่ง คงตัวที่อุณหภูมิปกติ กำมะถันทั้งสองรูปมีสูตรโมเลกุลเป็น S₈เหมือนกันละลายในโทลูอีน การที่มีการจัดเรียงโมเลกุลต่างกัน จึงทำให้มีรูปผลึกต่างกัน และสมบัติอื่น ๆ ต่างกัน

โมเลกุลของกำมะถันประกอบด้วยกำมะถัน 8 อะตอม ต่อกันเป็นวง โดยอะตอม 1, 3, 5, 7 อยู่ในระนาบหนึ่งเหนืออะตอม 2, 4, 6, 8 ซึ่งอยู่อีกระนาบหนึ่ง แบบจำลองโมเลกุลของ กำมะถันแสดงได้โดยใช้ลูกทรงกลม 8 ลูกต่อกัน แบบจำลองบอกแต่เพียงลักษณะและทิศทาง ที่แต่ละอะตอมจัดตัวเองเท่านั้น แต่ไม่ได้บอกว่า กำมะถันอะตอม อยู่ห่างกันเท่าไร

การเปลี่ยนแปลงของกำมะถันเมื่อได้รับความร้อน

เมื่อเทกำมะถันเดือดลงในน้ำ จะได้กำมะถันเหนียว มีลักษณะยืดหยุ่นได้ เพราะกำมะถันเหนียวมีโมเลกุลลักษณะเป็นสาย ซึ่งมีความยาวไม่เท่ากันปนกันอยู่